一种具有pmi夹芯的复合材料结构体及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及复合材料夹忍结构体领域，具体设及一种具有PMI夹忍的复合材料结 构体及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着材料行业发展，新型复合材料应用领域越来越广，航空航天、汽车、轮船、3C家 电行业等领域都在应用。但是随着技术的发展，对新型复合材料的要求越来越高，常规的复 合材料已经越来越不能满足人们的需求。现有已知的轻木忍、蜂窝忍或聚氨醋泡沫忍等既 不能耐高溫，又不具备优异的力学性能，因此急需要一种新型的夹忍材料出现。
[0003] 专利号为200580029564. 7公开了一种夹层结构体，该夹层结构体(III)由忍材（I ) 和配置在该忍材（I )两面的、由连续强化纤维（A)和基体树脂（B)构成的纤维强化材料（II) 构成，其中所述忍材（I )具有空隙结构，所述空隙是通过发泡体的气泡形成，或忍材由不连 续强化纤维和热塑性树脂构成，所述空隙由在该强化纤维的长丝之间相互交叉处形成的空 隙形成。但该夹层结构体是采用普通的树脂成型成夹层结构体的碳纤维复合材料板材，是 目前市场上的普通制造方案，存在强度低，刚性不够，成型周期长，生产自动化程度低，成本 高等问题。
[0004] PMI泡沫全名是聚甲基丙締酷亚胺泡沫，与传统泡沫相比具有强度高、质量轻、巧U 性好、无面、耐高溫等性能，是性能最为优越的闭孔工程泡沫。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种强度高、质量轻、层间粘结好、不易脱层分裂、耐冲击、 耐高溫、耐腐蚀等优良性能的具有PMI夹忍的复合材料结构体。
[0006] 本发明的另一目的是提供上述具有PMI夹忍的复合材料结构体的制备方法。
[0007] 本发明的再一目的是提供上述具有PMI夹忍的复合材料结构体的应用。
[0008] 本发明是通过W下技术方案实现： 一种具有PMI夹忍的复合材料结构体，包括忍材（I )及配置在该忍材（I )上下表面的 蒙皮层（II )，所述蒙皮层由树脂基纤维增强复合材料构成，所述忍材（I )为PMI泡沫，所述 忍材（I )的比重为 75kg/ m3 ~200kg/ m3,厚度为 0. 4mm ~5. 0mm。
[0009] 所述PMI泡沫的弹性模量根据ASTM D638测试为> 80MPa，剪切模量根据ASTM D638测试为>25MPa，剪切强度根据ASTM D638测试为>1.2MPa;比重优选为110kg/ m3~150kg/m3,厚度优选为 0. 6mm -1. 2mm。
[0010] 优选的，所述蒙皮层（II)中的树脂基体可W为热固性树脂，具体优选为环氧树脂、 酪醒树脂、环氧酪醒树脂、不饱和聚醋树脂或聚氨醋树脂中的一种或几种；所述蒙皮层（II) 中的纤维增强体为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳绝纤维中的一种或几种，其中树脂基 体的含量为30wt%~45wt%，优选含量为35wt%~40wt%。当蒙皮层（II)中的树脂基体为热固性 树脂时，在忍材（I)和蒙皮层（II)中间配制过渡胶膜粘结层(III)。所述过渡胶膜粘结层(III) 由树脂胶膜或树脂基纤维增强材料组成，厚度为0. 02mm~2. 0mm，比重为0. 9g/cm3~1. 3g/ cm]。
[0011] 所述树脂胶膜是由环氧树脂、酪醒树脂、环氧酪醒树脂、不饱和聚醋树脂或聚氨 醋树脂中的一种或几种构成；所述树脂基纤维增强材料中的树脂基体为环氧树脂、酪醒树 月旨、环氧酪醒树脂、不饱和聚醋树脂或聚氨醋树脂中的一种或几种，其中树脂基体的含量为 35wt%~70wt% ； 纤维增强材料可W为连续的碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳绝纤维中的一种或几 种，具有连续平铺或编织布纤维外观结构，其中，玻璃纤维编织布的规格为25gsm~300gsm。 纤维增强材料还可W为不连续的尺寸大于2mm的长纤维或尺寸小于2mm的短纤维构成的碳 纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳绝纤维中的一种或几种，所述树脂基体与不连续纤维经过 互相浸润后交叉形成空隙结构。
[0012] 由树脂基纤维增强材料组成的过渡胶膜粘结层(III)的制备方法是通过将热固性 树脂贴覆在离型纸/膜上面，然后将纤维增强材料均匀铺在树脂膜上，通过加热到70°c左 右，用加热的双滚轴钢滚娠压后制成。
[0013] 所述过渡胶膜粘结层(ΠΙ)的作用主要是配合蒙皮层（II)和忍材（I )作为粘接剂， 增加二者之间的粘结力。
[0014] 优选的，所述蒙皮层（II)中的树脂基体还可W为热塑性树脂，具体优选为聚丙締 PP、聚乙締阳、聚酷胺PA、聚对苯二甲酸下二醇醋PBT、聚酸酷亚胺PEI、聚碳酸醋PC、 聚酸讽PES、聚酸酸酬PE邸、聚酷亚胺PI或聚酷胺酷亚胺PAI中的一种或几种；纤维增强 体为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳绝纤维中的一种或几种，其中树脂基体的含量为 30wt%~60wt%，优选含量为 35wt%~50wt%。
[0015] 本发明上述的具有PMI夹忍的复合材料结构体的制备方法，包括如下步骤： 当蒙皮层（II)中的树脂基体为热固性树脂时，其步骤包括在忍材（I )上下表面贴覆过 渡胶膜粘结层(III)，然后再在过渡胶膜粘结层(III)上贴覆蒙皮层（II )，最后通过模压或层压 加热的方式成型，加热的溫度为140°c~180°C之间，压力为0. 3MPa~lOMPa之间，成型时间 为Imin~30min之间。其中，PMI泡沫夹忍通过机械切割方式切割成所需厚度；上下表面蒙 皮层为热固性树脂基纤维增强复合材料构成，需要在-18°C-5°C的冷库储存，通过在室溫 解冻后裁剪加工成需要尺寸的复合材料片材，然后在室溫下根据铺层设计要求，叠层需要 的结构厚度的预浸料片材；过渡胶膜粘结层(III)也是通过室溫解冻和裁剪加工成与PMI泡 沫夹忍尺寸一样的片材；所需要的模具为钢制或侣制模具，具有一定厚度的模腔，模腔上下 表面光滑，具有优异的脱模效果，也可W通过喷涂脱模剂或者贴具有脱模效果的离型膜的 作用起到脱模效果。
[0016] 当蒙皮层（II)中的树脂基体为热塑性树脂时，因为热塑性树脂具有很高树脂含 量及表面可塑性，因此不需要在PMI泡沫夹忍上下表面贴覆过渡胶膜粘结层(1瓜，其步骤 包括将蒙皮层（II)层叠在所述忍材（I )的上下表面，通过模具加热、平板加热或钢带加热 后冷却成型，加热的溫度为150°C~300°C之间，成型加热加压时间为Is~600s，冷却时间为 Is~120s。
[0017] 本发明上述的具有PMI夹忍的复合材料结构体在3C行业、家电行业、汽车行业、航 空航天或轨道交通行业中的应用。
[001引本发明与现有技术相比，具有如下有益效果： 1) 本发明制备的PMI泡沫夹忍的复合材料结构体具有强度高、质量轻、层间粘结好、 不易脱层分裂、耐冲击、耐高溫、耐腐蚀等优异性能，在同等厚度下，强度与侣合金媳 美，重量则不到侣合金的四分之一； 2) 本发明的制备工艺简单，可应用于3C行业、家电行业、汽车行业、航空航天或轨道 交通行业中。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明具有PMI夹忍的复合材料结构体的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明，W下实施例为本发明较佳的实施方 式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
[0021] 本发明实施例和对比例中所采用的材料如下： PMI泡沫：市购。
[002引 实施例1: 如图1所示，一种具有PMI夹忍的复合材料结构体，包括忍材（I )、配置在该忍材（I ) 上下表面的蒙皮层（II )，W及配制在忍材（I )和蒙皮层（II)中间的胶膜层(III)。
[0023] 其制备工艺如下： 将PMI结构泡沫（比重为75kg/m3)切割成1. 0mm厚度W作为忍材，根据ASTM D638测 试标准，忍材的弹性模量测试为> 80MPa，剪切模量> 25MPa，剪切强度> 1. 2MPa ; 将由40wt%热固性环氧树脂和玻璃纤维编织布(规格50gsm)构成的过渡胶膜粘结层 (厚度为0. 05mm)通过室溫解冻和裁剪加工成与PMI尺寸一样的片材，在PMI泡沫上下表面 该贴覆过渡胶膜粘结层； 然后再在过渡胶膜粘结层上贴覆由环氧树脂和35wt%碳纤维3K编织布构成的蒙皮层， 最后在钢制模具中通过模压加热的方式成型，加热的溫度为140°C，压力为0. 5MPa，成型时 间为lOmin，即得具有PMI夹忍的复合材料结构体。测试其各项性能指标，结果见表1。
[0024] 实施例2: 将歷结构泡沫化重为1 lOkg/m3)切割成0. 6mm厚度W作为忍化根据ASTM D638测试标 准，忍材的弹性模量测试为> 80MPa，剪切模量> 25MPa，剪切强度> 1. 2MPa ; 将由35wt%热固性环氧树脂和连续碳纤维构成的过渡胶膜粘结层(厚度为0. 05mm)通过室 溫解冻和裁剪加工成与